用于3d打印abs的增強增韌劑及其abs復合材料的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及3D打印成型材料領域，具體涉及一種用于3D打印ABS材料的增強增韌 劑及由其制備的ABS復合材料，還涉及該增強增韌劑及該ABS復合材料的制備方法及應用。
【背景技術】
[0002] 3D打印又稱"快速成形技術"、"快速原型制造技術"，其工作原理類似于噴墨打印， 即響應計算機的數字信號，使噴嘴工作腔內的熔融態材料或粘結劑在瞬間形成液滴，并以 一定的速度從噴嘴擠壓出來，噴射到支撐模型上，形成輪廓的形狀，薄層固化后繼續逐層噴 射堆積，得到精度高的成形部件。
[0003] 目前3D打印技術主要包括31^、31^小01丄01等工藝，比較常用的30打印技術有熔 融層積成型技術，即FDM(Fused Deposition Modeling)，原理是利用熱塑性聚合物材料在 熔融狀態下，從噴頭處擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層，再一層層疊加，最終形成產品。 可用于Π )Μ工藝的材料一般為ABS、石蠟、尼龍、聚碳酸酯等。然而用于3D打印的材料普遍存 在強度低、韌性不足、流動性不好等缺點，因此，必須對現有的熱塑性聚合物進行改性，以克 服聚合物在3D打印材料中的應用缺陷。
[0004] 中國專利CN 102617974 B公開一種ABS/埃洛石復合材料及其制備方法，其由ABS、 埃洛石、相容劑、潤滑劑所制成。但其制備出來的復合材料的力學性能雖有所改善，但力度 不夠，并且不是針對3D打印材料而制備。
[0005] ABS樹脂具有以彈性體為主鏈的接枝共聚物和以樹脂為主鏈的接枝共聚物的兩相 不均勻系結構，使其兼有丙烯腈的高度化學穩定性、耐油性和表面硬度，丁二烯的韌性和耐 寒性，苯乙烯的良好介電性、光澤和加工性等綜合性能，但是其強度不高且隨著分子量增 加，加工性能下降，打印出來的產品很容易出現破碎、開裂等問題，極大阻礙了3D打印技術 的發展。
[0006] 所以，開發強度高、韌性好、流動性好、固化速率快、易加工制得的3D打印復合材料 對3D打印成型材料領域具有重要意義。
【發明內容】
[0007] 針對現有技術的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種用于3D打印ABS材 料的增強增韌劑、其制備方法，及由其制備的ABS材料和制備方法，其制備出來的ABS復合材 料具有強度高、韌性好、流動性好、固化速率快、易加工制得等優點。
[0008] 本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案實現： 一種用于3D打印ABS材料的增強增韌劑，按重量份數計由以下成分組成： 硅烷偶聯劑改性的埃洛石納米管，所述埃洛石納米管為30-50份，所述硅烷偶聯劑為1-3份;SBS5-15份。
[0009] 埃洛石納米管是一種天然的多壁納米管狀材料，由高嶺石的片層在天然條件下卷 曲而成，其片層由硅氧四面體和鋁氧八面體組成，外壁含有一定的硅羥基，結構單元之間以 氫鍵和范德華力等次價鍵的形式結合，具有納米管狀結構和易于分散的性質，可作為聚合 物增強材料，在本發明中主要起到提高材料的綜合性能，如強度、韌性、結晶度、光滑性等性 能； SBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的英文縮寫，為市售產品;在本發明中主要起 到增韌、克服ABS原料的脆性和增加穩定性的作用，使得本發明ABS復合材料的韌性更好； 進一步的，所述偶聯劑為KH550。中文名稱氨丙基三乙氧基硅烷，市售產品，在本發明中 主要是改善埃洛石納米管的性能，經KH550處理后的埃洛石納米管可提高復合材料的熱穩 定性和力學性能。
[0010]上述用于3D打印ABS材料的增強增韌劑的制備方法，包括以下步驟： 51. 將埃洛石納米管與去離子水混合，在室溫條件下超聲分散使埃洛石納米管均勻分 散，將其真空抽濾后，在100-1 l〇°C條件下真空干燥至恒重； 52. 將偶聯劑溶于少量丙酮后均勻噴灑于埃洛石納米管，于80°C條件下真空干燥8小 時，得到硅烷偶聯劑改性的埃洛石納米管； 53. 按比例將硅烷偶聯劑改性的埃洛石納米管、SBS混合，在50-60°C條件下分散均勻， 得到所述的增強增韌劑。
[0011]本發明還提供一種3D打印ABS增強增韌復合材料，其原料含有上述的增強增韌劑。 [0012]本發明還提供一種3D打印ABS增強增韌復合材料的配方，該材料按重量計包括以 下組分： ABS63.5-88.4份； 所述的增強增韌劑 11.5-36份； 抗氧劑0.1-0.5份。
[0013] 所述增強增韌劑加入到ABS材料中可提高材料的綜合性能，如強度、韌性、結晶度、 光滑性等性能。
[0014] 所述ABS為丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，選用臺化121H的ABS，其目的在 于使復合材料擁有優良的流動性、高強度、高光潔度和表面硬度，制備出的3D打印耗材的線 條均勻； 所述抗氧劑為廣東銓盛化工有限公司的S-9229;在本發明中起到抗黃變和抗氧化的作 用，還可以使聚合物不脆裂。
[0015] 同時，本發明還提供一種3D打印ABS增強增韌復合材料的制備方法，包括以下步 驟： 51. 按一定比例將ABS、制備好的增強增韌劑、抗氧劑送入高速混合機在50-90°C條件下 混合均勻1小時，得到預混料； 52. 將上述預混料投置于雙螺桿擠出機中，在220±5°C條件下熔融混煉，形成熔體； 53. 將熔體進一步均勻混煉，經過雙螺桿擠出機口模擠出，經水槽冷卻成型，制備成絲 狀纏繞成線圈形式的ABS增強增韌復合材料。
[0016] 所述的ABS增強增韌復合材料具有高強度、高光潔度、高韌性、表面硬度好等優點， 可用于3D打印電子電器殼體、精密儀器儀表外殼、汽車內飾、日用品、工藝品等。
[0017] 本發明相對于現有技術，具有如下有益效果： 1.本發明采用硅烷偶聯劑對市售的埃洛石納米管進行改性，再與SBS增韌劑共混均勻， 制備成增強增韌劑，其添加到ABS材料，可使ABS獲得優異的強度、韌性和結晶度;拓寬ABS材 料的使用領域。
[0018] 2.本發明的ABS增強增韌復合材料，通過試驗優選搭配本發明所制備的增強增韌 劑及用量，使得本發明的ABS增強增韌復合材料具有優異的強度、韌性、流動性和結晶度，打 印出來的產品強度好、韌性好、固化速率快、表面光澤度高、線條均勻，克服了現有3D打印材 料的缺點。
【具體實施方式】
[0019] 為了便于本領域技術人員理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳細描述： 實施例1 本實施例提供一種用于3D打印ABS材料的增強增韌劑，由以下成分按重量份組成： 硅烷偶聯劑KH550改性的埃洛石納米管31份，所述埃洛石納米管為30份，所述硅烷偶聯 劑為1份;SBS5份。
[0020] 本實施例增強增韌劑的制備方法包括以下步驟： 51. 將埃洛石納米管與去離子水混合，在室溫條件下超聲分散使埃洛石納米管均勻分 散，將其真空抽濾后，在l〇〇°C條件下真空干燥至恒重； 52. 將硅烷偶聯劑溶于少量丙酮后均勻噴灑于埃洛石納米管，于80°C條件下真空干燥8 小時，得到硅烷偶聯劑KH550改性的埃洛石納米管； 53. 按比例將硅烷偶聯劑改性的埃洛石納米管、增韌劑混合，在50°C條件下分散均勻， 得到所述的增強增韌劑。
[0021 ] 實施例2 本實施例提供一種用于3D打印ABS材料的增強增韌劑，由以下成分按重量份組成： 硅烷偶聯劑KH550改性的埃洛石納米管37份，其中埃洛石納米管36份，KH550 1份； SBS增韌劑8份。
[0022]本實施例增強增韌劑的制備方法包括以下步驟： 51. 將埃洛石納米管與去離子水混合，在室溫條件下超聲分散使埃洛石納米管均勻分 散，將其真空抽濾后，在l〇5°C條件下真空干燥至恒重； 52. 將偶聯劑溶于少量丙酮后均勻噴灑于埃洛石納米管，于80°C條件下真空干燥8小 時，得到硅烷偶聯劑KH550改性的埃洛石納米管； 53. 按比例將硅烷偶聯劑改性的埃洛石納米管、增韌劑混合，在53°C條件下分散均勻， 得到所述的增強增韌劑。
[0023] 實施例3 本實施例提供一種用于3D打印ABS材料的增強增韌劑，由以下成分按重量份組成： 硅烷偶聯劑KH550改性的埃洛石納米管44份，其中埃洛石納米管42份，KH550 2份； SBS10份。
[0024]本實施例增強增韌劑的制備方法包括以下步驟： 51. 將埃洛石納米管與去離子水混合，在室溫條件下超聲分散使埃洛石納米管均勻分 散，將其真空抽濾后，在ll〇°C條件下真空干燥至恒重； 52. 將偶聯劑溶于少量丙酮后均勻噴灑于埃洛石納米管，于80°C條件下真空干燥8小 時，得到硅烷偶聯劑KH550改性的埃洛石納米管； S3.按比例將硅烷偶聯劑改性的埃洛石納米管、增韌劑混合，在56°C條件下分散均勻， 得到所述的增強增韌劑。
[0025] 實施例4 本實施例提供一種用于3D打印ABS材料的增強增韌劑，由以下成分按重量份組成： 硅烷偶聯劑KH550改性的埃洛石納米管49份，其中埃洛石納米管46份，KH550 3份； SBS13份。
[0026] 本實施例增強增韌劑的制備方法包括以下步驟： 51. 將埃洛石納米管與去離子水混合，在室溫條件下超聲分散使埃洛石納米管均勻分 散，將其真空抽濾后，在ll〇°C條件下真空干燥至恒重； 52. 將偶聯劑溶于少量丙酮后均勻噴灑于埃洛石納米管，于80°C條件下真空干燥8小 時，得到硅烷偶聯劑KH550改性的埃洛石納米管； 53. 按